Funcționarea calculatoarelor electronice este imposibilă fără programe de coordonare. Calculator modern reunește o întreagă gamă de diferite dispozitive, pentru a cărei operare coordonată este necesar un centru de control. De exemplu, placa video procesează imagini, CPU efectuează calcule, monitorul afișează informații, unitatea citește date de pe CD etc. Astfel de coordonatori și manageri, care coordonează funcționarea tuturor componentelor și componentelor, sunt sisteme de operare.

Pentru a ilustra în continuare funcția sistemului de operare, putem compara hardware-ul computerului cu corpul, complexul de control cu ​​creierul și sistemul nervos. sistem de operare este implicat în toate procesele informatice și asigură interacțiunea matricelor de date la nivel de calcul, programe de calculși componente hardware, precum și utilizator și aplicație software.

Toate interfețele moderne sunt solutii graficeși sunt concepute astfel încât utilizatorul să înțeleagă intuitiv algoritmul de interacțiune. Există trei categorii principale de astfel de soluții: categoria în timp real, categoria partiționată și categoria sarcinilor lot. Sistemele din prima categorie permit participarea utilizatorului la procesul de calcul. Soluția de împărțire a categoriilor implică trecerea procesorului de la efectuarea unei sarcini la realizarea alta. Acest comutare rapidă vă permite să procesați mai multe lucrări în modul de continuitate virtuală. În acest caz, utilizatorul poate interveni și în proces. În soluțiile din ultima categorie, accesul utilizatorilor la procese este interzis. Calculatorul generează independent o listă de sarcini și le trimite în loturi pentru calcul. Puteți face modificări ale datelor doar în intervalele dintre trimiterea unor astfel de pachete.

GUI

Utilizatorul introduce comenzile sale în sistem folosind simboluri grafice– pictograme. De fapt, întreaga interfață este un set de simboluri grafice care formează un sistem de control ușor de înțeles pentru percepția umană. Toate sistemele de operare moderne sunt soluții grafice, iar popularitatea lor depinde direct de cât de ușor sunt de gestionat.

Desigur, există sisteme de operare cu introducerea textului asemănătoare celor care existau în zorii fabricării instrumentelor. Dar astfel de sisteme sunt utilizate în principal pentru aplicații foarte specializate și, de regulă, în industrie și cercetarea stiintifica. Adică, în cazurile în care utilizatorul este un expert și este gata să stăpânească instrumente speciale.

Sunt sisteme informatice, pentru care OS nu este necesar. De exemplu, microcalculatoarele încorporate se găsesc în multe astăzi aparate electrocasnice, mașini (uneori zece în fiecare), telefoane mobile etc. Adesea, un astfel de computer rulează în mod constant un singur program, care pornește când este pornit. Și simplu console de jocuri- reprezentând și microcalculatoare specializate - se poate face fără un sistem de operare, lansând un program înregistrat pe un „cartuș” sau CD introdus în dispozitiv atunci când este pornit. Cu toate acestea, unele microcalculatoare și console de jocuri încă mai rulează propriile sisteme de operare speciale. În cele mai multe cazuri, acestea sunt sisteme asemănătoare UNIX (cel din urmă este valabil mai ales pentru echipamentele de comutare programabile: firewall-uri, routere).

Sistemele de operare, la rândul lor, sunt necesare dacă:

§ sistem de calcul utilizate pentru diverse sarcini și programele care efectuează aceste sarcini trebuie să stocați și să faceți schimb de date. Aceasta implică necesitatea unui mecanism universal de stocare a datelor; în marea majoritate a cazurilor, sistemul de operare îi răspunde printr-o implementare sistem de fișiere. Sistemele de operare moderne, în plus, oferă capacitatea de a „lega” direct ieșirea unui program de intrarea altuia, ocolind operațiunile relativ lente de disc;

§ diverse programe trebuie să faci aceleași lucruri acțiuni de rutină. De exemplu, simpla introducere a unui caracter de la tastatură și afișarea lui pe ecran poate necesita executarea a sute de comenzi ale mașinii, în timp ce o operație pe disc poate necesita mii. Pentru a nu le programa din nou de fiecare dată, sistemul de operare oferă biblioteci de sistem subrutine (funcții) utilizate frecvent;

§ este necesar să se distribuie puterile între programe și utilizatorii sistemului, astfel încât utilizatorii să își poată proteja datele de accesul neautorizat și posibilă eroare programul nu a cauzat probleme totale;

§ este necesar să se poată simula execuția „simultană” a mai multor programe pe un singur computer (chiar care conține un singur procesor), realizată folosind o tehnică cunoscută sub numele de „time sharing”. În acest caz, o componentă specială, numită planificator, „taie” timpul procesorului în segmente scurte și le furnizează unul câte unul diferitelor programe (procese) de execuție;

§ in fine, operatorul trebuie sa fie capabil, intr-un fel sau altul, sa controleze procesele de executie programe individuale. În acest scop, se folosesc medii de operare, dintre care unul este shell-ul și un set utilități standard- face parte din sistemul de operare (altele, cum ar fi mediul de operare grafic, formează platforme de aplicații independente de sistemul de operare).

Astfel, sistemele de operare universale moderne pot fi caracterizate astfel:

Utilizarea sistemelor de fișiere (cu un mecanism universal de acces la date);

Multi-utilizator (cu separare a puterilor);

Multitasking (de exemplu, cu partajarea timpului CPU).

Multitasking-ul și distribuirea puterilor necesită o anumită ierarhie a privilegiilor pentru componentele sistemului de operare în sine. Sistemul de operare este format din trei grupuri de componente:

§ subsistemul de rețea, sistem de fișiere;

§ biblioteci de sistem si

§ shell cu utilitati.

Majoritatea programelor, atât de sistem (incluse în sistemul de operare), cât și de aplicație, sunt executate în modul neprivilegiat („utilizator”) al procesorului și au acces la echipament (și, dacă este necesar, la alte resurse nucleare, precum și la resursele altor programe) numai prin apeluri de sistem. Nucleul rulează în modul privilegiat: în acest sens se spune că sistemul de operare (mai precis, nucleul său) gestionează echipamente.

În determinarea compoziției OS, criteriul integrității operaționale (închidere) este important: sistemul trebuie să permită utilizarea completă (inclusiv modificarea) componentelor sale. Prin urmare, sistemul de operare complet include și un set de instrumente (de la editori de text la compilatoare, depanatoare și linkere).

Scopul și proprietățile sistemului de operare

Un sistem de operare nu poate oferi totul tuturor!

Cel mai important obiectiv- oferă utilizatorului posibilitatea de a rezolva probleme de calcul sau de prelucrare a datelor.

Fiabilitate. Sistemul trebuie să fie la fel de fiabil ca și hardware-ul pe care rulează. Trebuie să poată detecta și diagnostica erorile, precum și să se recupereze din cele mai frecvente erori cauzate de utilizator. Sistemul de operare ar trebui să protejeze utilizatorii de propriile greșeli sau, prin cel puţin, minimizați daunele pe care le pot avea asupra întregului mediu.

Previzibilitate. Sistemul trebuie să răspundă solicitărilor utilizatorilor într-un mod previzibil. Timpul necesar pentru executarea programelor utilizator nu ar trebui să varieze prea mult. Rezultatul executării comenzilor utilizatorului trebuie să fie același, indiferent de succesiunea în care aceste comenzi sunt trimise spre execuție (sub rezerva regulilor stabilite în sistem).

Protecţie. Sistemul trebuie să protejeze utilizatorii care îndeplinesc sarcini de influența reciprocă unul asupra celuilalt. Ar trebui să minimizeze posibilitatea deteriorării programelor și datelor unui utilizator de către alt utilizator. Într-o oarecare măsură, sistemul trebuie să se protejeze atât pe sine, cât și pe utilizator de erorile făcute de utilizatori.

Comoditate. Sistemul este oferit utilizatorilor pentru că le ușurează puțin munca și îi scutește de povara sarcinilor de gestionare și alocare a resurselor. Deoarece utilizatorul interacționează cu sistemul de operare, acesta trebuie proiectat ținând cont de factorii de bază ai psihologiei umane

Eficienţă. La alocarea resurselor, sistemul trebuie să fie rezonabil de eficient. Sistemul de operare ar trebui să maximizeze utilizarea resurse de sistem de către utilizatori. Sistemul în sine nu ar trebui să utilizeze o cantitate mare de resurse, deoarece aceste resurse devin indisponibile pentru a satisface solicitările utilizatorilor

Servicii generale de sistem. Sistemul oferă utilizatorului exact serviciul de care are nevoie. Utilizatorul nu ar trebui să fie dezavantajat pentru că nu a profitat de el caracteristici suplimentare servicii de sistem, dacă nu sunt potrivite pentru sarcină. În același timp, dacă serviciul sistemului nu este prevăzut cu capabilități care să ofere utilizatorului mijloacele de a efectua munca de care are nevoie, atunci un astfel de sistem este inacceptabil.

Flexibilitate. Operațiunile sistemului pot fi personalizate pentru a se potrivi cu comportamentul utilizatorului. Resursele pot fi mărite (diminuate) pentru a îmbunătăți eficiența și disponibilitatea

Extensibilitate.În procesul de evoluție, noi instrumente pot fi adăugate sistemului de operare. Deoarece utilizatorul trebuie să se schimbe, niciun mediu de aplicație nu este static. Prin urmare, pentru a rămâne un instrument viabil, sistemul de operare trebuie să se schimbe și el.

Claritate. Utilizatorul poate rămâne neconștient de lucrurile care există sub nivelul sistemului de interfață. În același timp, ar trebui să poată învăța cât de mult dorește despre sistem. Majoritatea utilizatorilor preferă o cale de mijloc între aceste extreme

Resurse gestionate de sistemul de operare. Principalul motiv pentru existența unui sistem de operare este sarcinile de distribuire a diverselor resurse și sarcinile de gestionare a acestor resurse. Scopul managementului resurselor este atingerea utilizare eficientă resurse de către utilizatori, precum și pentru a elibera utilizatorii de povara sarcinilor de gestionare a resurselor.

1. Timpul procesorului. Cea mai importantă resursă. Fără utilizarea acestuia, nu se pot face calcule. Cea mai simplă strategie este de a permite unui utilizator să aibă acces la mașină până la finalizarea sarcinii sale.

2. Memorie. După timpul CPU, este cea mai rară resursă. Strategia principală este reducerea spațiilor de memorie goale care apar deoarece diferite programe au capacități și caracteristici diferite.

3. Periferice. Cu majoritatea dispozitive periferice(PU) numai un utilizator poate lucra la un moment dat. Pentru unele dispozitive scop general(imprimante) astfel de muncă duce la utilizarea lor ineficientă. Pentru dispozitivele cu acces rapid există mecanisme de separare. De exemplu, pentru discuri - spooling ( program de sistem imprimare paralelă).

4. Resurse mat. dispoziţie. Acest programe de service gestionarea fișierelor, întreținerea I/O, programarea programelor, utilităților etc. Cea mai cunoscută metodă pentru a permite utilizatorilor să aibă acces la resurse este de a face toate programele reintrante. Acest lucru este mult mai bine decât a avea mai multe copii.

Software de sistem de bază

Software-ul de bază include:

sistem de operare (OS);

· cochilii de operare (text și grafic);

· sistem de operare în rețea.

sistem de operare concepute pentru a controla execuția programe de utilizator, planificarea și gestionarea resurselor de calcul informatice.

În sector softwareși sisteme de operare, poziția de lider este ocupată de sistemele din familia MS Windows. Să ne uităm la cele mai comune tipuri de sisteme de operare.

Sistemele de operare pentru computerele personale sunt împărțite în:

· unică și multi-tasking (în funcție de numărul de procese de aplicație care rulează în paralel);

· unic și multi-utilizator (în funcție de numărul de utilizatori care lucrează simultan cu sistemul de operare);

· neportabil și transferabil pe alte tipuri de calculatoare;

· non-rețea și rețea, oferind lucru în local retea de calculatoare CALCULATOR.

Sisteme de operare în rețea - un set de programe care asigură procesarea, transmiterea și stocarea datelor în rețea. Sistemul de operare de rețea oferă utilizatorilor diverse tipuri servicii de rețea(gestionarea fișierelor, e-mail, procesele de gestionare a rețelei etc.), acceptă lucrul în sistemele de abonați.

Cochilii de operare - programe speciale concepute pentru a facilita comunicarea utilizatorului cu comenzile sistemului de operare. Cojile de operare au text și opțiuni grafice interfață cu utilizatorul final.

Cele mai populare următoarele tipuri shell-uri de text ale sistemului de operare: Comandant total, Windows Commander etc.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra sistemului de operare.

sistem de operare- totalitate software, care oferă controlul hardware-ului computerului și al programelor de aplicație, precum și interacțiunea acestora între ele și utilizatorul.

Sistemul de operare îndeplinește următoarele funcții:

· controlul funcționării fiecărui bloc computer personalși interacțiunea lor;

· managementul executiei programului;

· organizarea stocării informaţiilor în memorie externă;

· interacțiunea utilizatorului cu computerul, de ex. suport pentru interfata utilizator.

De obicei, sistemul de operare este stocat pe un hard disk, iar dacă este absent, este alocat disc special, care se numește sistem. Când porniți computerul, sistemul de operare pornește automat de pe disc RAM si o ocupa loc anume. Un sistem de operare este creat nu pentru un singur model de computer, ci pentru o serie de computere, în structura cărora este încorporat și dezvoltat un anumit concept în toate modelele ulterioare.

Baza oricărui sistem de operare este principiul organizării muncii dispozitiv extern stocarea informațiilor. În ciuda faptului că memoria externă poate fi implementată tehnic pe diferite medii materiale, acestea sunt unite de principiul adoptat în sistemul de operare al organizării stocării seturilor de informații legate logic sub formă de așa-numite fișiere.

Fişier- o colecție de date sau programe conectate logic, pentru plasarea căreia o zonă numită este alocată în memoria externă.

Fișierul servește ca unitate contabilă de informații în sistemul de operare. Orice acțiuni cu informații sunt efectuate pe fișiere.

Fișierele pot stoca diverse tipuri și forme de prezentare a informațiilor: texte, imagini, desene, numere, programe, tabele etc. Particularități fisiere specifice determinate de formatul lor. Un format este un element de limbaj care descrie simbolic prezentarea informațiilor dintr-un fișier.

Pentru a caracteriza fișierul, utilizați următorii parametri:

· Numele complet fişier;

· dimensiunea fișierului în octeți;

· data și ora creării fișierului;

· atribute speciale ale fișierului: numai pentru citire, ascuns, sistem, arhivat.

5.1. Pentru ce este sistemul de operare?

Un computer este un dispozitiv complex format din cantitate mare componente. El însuși nu face nimic; Pentru ca acesta să funcționeze, aveți nevoie de un program care este un set de instrucțiuni pentru procesor - un sistem de operare.

Componentele principale ale sistemului de operare sunt nucleul, utilități de sistem, șoferii și înveliș grafic. Fiecare element de programîși îndeplinește funcția și asigură menținerea stabilității sistemului de operare în ansamblu.

Sistemele de operare moderne sunt multitasking, adică utilizatorul poate rula mai multe aplicații simultan, observând rezultatele fiecăreia dintre ele. Acest lucru este posibil datorită designului sistemului de operare și funcționalității procesoarelor moderne - nu degeaba sistemele de operare sunt scrise pentru procesor și nu invers. Procesor modern nu este o soluție single-core, ci o soluție dual-core și chiar quad-core, care își mărește performanța de mai multe ori. Sistemul de operare profită de acest lucru, distribuind optim resursele procesorului între toate procesele care rulează.

Principalele caracteristici ale sistemului de operare sunt stabilitatea funcționării acestuia și rezistența la diverse amenințări– extern (virusuri) și intern (defecțiuni hardware și conflicte). Astăzi există două tipuri de sisteme de operare disponibile - server și cu un singur utilizator. Primele sunt serioase implementare software, deoarece conțin mecanisme prin care relațiile sunt controlate și menținute retea locala. Acestea din urmă sunt ușoare și pot funcționa atât autonom, cât și ca parte a unei rețele, respectând regulile acesteia.